WO2001010483A1 - Microdialysis probe - Google Patents

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WO2001010483A1
WO2001010483A1 PCT/CH2000/000389 CH0000389W WO0110483A1 WO 2001010483 A1 WO2001010483 A1 WO 2001010483A1 CH 0000389 W CH0000389 W CH 0000389W WO 0110483 A1 WO0110483 A1 WO 0110483A1
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WO
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hollow fiber
feed line
profile
microdialysis probe
probe according
Prior art date
Application number
PCT/CH2000/000389
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German (de)
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Inventor
Rudolf Ehwald
Uwe Beyer
Andreas Thomas
Original Assignee
Disetronic Licensing Ag
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Publication date
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Priority to DE50011578T priority patent/DE50011578D1/en
Priority to AT00941863T priority patent/ATE309011T1/en
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Priority to US10/068,670 priority patent/US7008398B2/en
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Priority to US12/951,391 priority patent/US8235936B2/en

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14525—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using microdialysis
    • A61B5/14528—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using microdialysis invasively

Definitions

  • the present invention relates to a microdialysis probe according to the preamble of patent claim 1.
  • dialysis probes For microdialysis, implantable hollow fibers, hollow fiber loops or dialysis probes are used in medicine and biological research.
  • the usual dialysis probes have a tubular shaft, in which dialysate is drained off and which has a closed cylindrical membrane (hollow fiber closed on one side), into the interior of which a thin tube protrudes to supply the perfusion solution.
  • Dialysis on the hollow fiber membrane between the flowing perfusion solution and the surrounding environment leads to a concentration compensation for permeable substances.
  • probes with the same basic structure in which the dialysis fiber is surrounded by a kink-resistant jacket or frame from which it can partially protrude, whereby it is supported by this.
  • Such a dialysis probe is known for example from DE 33 42 170 C2.
  • dialysis probes of this type are not optimally flowed through.
  • the inner tube With lateral pressure on the probe, the inner tube can be easily moved out of its central position and the flow profiles over the Hollow cylinders change. The flow can slow down or come to a standstill on the side where the gap between the outer and inner cylinders is very narrow, while a fast-flowing preferred path forms on the opposite side.
  • the dialysate In the shaft in which the dialysate is discharged, there is also a dead space due to the design when transitioning into the discharge pipes. Both lead to a delay in equilibrium.
  • the object of the present invention is to propose a dialysis probe which overcomes the above-mentioned disadvantages of the prior art.
  • stable flow guidance and thus rapid equilibrium should be guaranteed.
  • flow-preventing dead spaces arise in the dialysis area and in the inlets and outlets.
  • both the supply line and the discharge line of a microdialysis probe are arranged as separate hollow channels next to one another on the outer wall of the probe.
  • the arrangement for the supply and discharge is therefore arranged side by side, not one inside the other as in the prior art.
  • both the inlet and outlet each form part of the outer wall and can be designed so stably by their own structure or by the provision of protective devices formed over the corresponding channels that mechanical influences do not hinder the flow of the perfusion solution.
  • pressure on the outer hollow cylinder ie the discharge line
  • pressure on the supply line located therein has an effect, this is no longer critical in the case of feed and discharge arranged next to one another according to the invention.
  • Another advantage of the dialysis probe according to the invention is that the inlet and outlet can simply run in or out just at the rear part of the dialysis probe, and flow deflections in which dead spaces form can be largely avoided.
  • the first section of the discharge line in the direction of flow consists of a dialysis hollow fiber penetrating into the feed line behind the reversal, the hollow fiber being fastened in the region of the closed tip of the probe in such a way that a linear flow course occurs after the reversal while it is being reversed is sealed at its other end into a second stable section of the lead.
  • the perfusion solution flows through the full cross-section of the hollow dialysis fiber in one direction and the dialysate is introduced linearly into the drain without changing the direction.
  • the reversal of the flow direction takes place before it enters the dialysis hollow fiber, so that the dialysis itself is not impeded by disturbances in the flow.
  • the previously mentioned stable section is preferably a tube which covers the outer part of the lead, i.e. whose support component forms.
  • the part of the tube which lies in the region of the tip of the probe above the hollow fiber, where the dialysis hollow fiber penetrates into the feed line, can form a support section in order to mechanically secure this part of the probe.
  • the hollow fiber is preferably designed to be interchangeable and also sealed accordingly, the tube and, in particular, its support section having recesses through which the hollow fiber is exposed to the outside in order to be able to carry out the dialysis.
  • the feed line and the support section attached on the opposite side of the hollow fiber parallel to this form an outer frame that mechanically shields the hollow fiber from the surrounding tissue matrix without one to prevent direct liquid contact of the hollow fiber with the surrounding medium.
  • the supply line and the discharge line can basically be separate parts that are firmly connected at the tip and the side facing away from it during assembly. However, it is particularly favorable if the feed line and the discharge line, which have a flow connection in the tip, are integrated into one piece, for example via a fixing material.
  • the flow channel for the perfusion solution consists of a hollow fiber with a support profile introduced therein, which delimits the feed line and the discharge line from one another, the support profile having overflow openings in the region of the flow reversal.
  • the supply line and the discharge line each form part of the outer wall of the probe with the hollow fiber, but are separated and supported in such a way that the flow is not impeded.
  • both the support function and the flow guidance through the profile are taken over.
  • the support profile is constructed according to the invention so that the flow-through volume of the hollow fiber consists of several elongated cavities. These cavities allow the perfusion agent to flow into the tip of the probe and return it to the other side, with flow reversal through the overflow opening.
  • the inflow and outflow can largely take place in a straight flow.
  • An embodiment of the microdialysis probe as described above is preferably designed in such a way that the hollow fiber at the inlet and outlet ends of the probe is sealed into a probe shaft, which receives and carries the line and the line separately.
  • a probe shaft ensures a further increase in stability and makes it possible to provide the necessary connections.
  • the cross section of the support profile can be star-shaped, for example as a three- or four-armed star.
  • the profile it is also possible to use the profile as to form a flat partition, which has a rectangular or lenticular cross section and is provided on one or both flat sides with fine bristles or knobs which keep the hollow fiber wall at a distance.
  • the highest mechanical stability is achieved with a stem profile.
  • the perfusion solution is routed in parallel in two channels as a supply line, while the other two channels form the discharge line.
  • the expansion of the hollow fiber material due to swelling can be compensated for when the dry hollow fiber is pushed tightly over the profile and appears in cross section as a triangle with rounded corners.
  • the hollow fiber membrane expands, it then forms a circle again in cross section.
  • this three-arm design of the profile there is therefore a single supply line, but two derivatives. Since the hollow fiber is adequately supported from the inside, it can be exposed over its entire length to the tissue matrix. The dialysis is carried out both in the supply line and in the discharge lines.
  • the supply and / or discharge of a microdialysis probe according to the invention should preferably have an essentially linear profile in order to largely rule out the formation of dead spaces in the flow.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a microdialysis probe according to the invention in longitudinal section with two cross-sectional views;
  • Figure 2 shows a second embodiment of a microdialysis probe according to the invention in longitudinal section with four cross-sectional views.
  • the microdialysis probe shown in FIG. 1 consists of a feed channel, namely a feed line 1, through which the perfusion solution is introduced into the probe. On the other side of the probe, it is closed and pointed with a sealing material 13 to enable insertion into the subcutaneous tissue. In the vicinity of the tip of the probe, the hollow fiber 4 penetrates into an opening 10 of the feed line 1 from above. With the aid of the shape of the sealing material, this flow connection is designed in such a way that the flow can be reversed relatively unhindered by the flow. On the other hand, the hollow fiber 4 is sealed in the vicinity of the opening 10 with the aid of the sealing material, so that no leakage occurs.
  • the hollow fiber 4 forms the dialysis section after the flow reversal.
  • the tube 11 which surrounds the lead 6 is provided with cutouts 5 in the area of the cross section shown on the left, so that the hollow fiber 4 is exposed there to the surrounding tissue and dialysis can take place.
  • the hollow fiber 4 is then completely enclosed again by the tube 11, as can be seen from the cross section shown on the right. In this area, it is sealed in the tube 11 by means of a carrier material (shown in gray). In this area, the feed line 1 and the discharge line 6 are fixed to one another with the surrounding tube 11 and with the fixing material 9, which can best be seen in the cross section shown on the right.
  • the dialysis probe thus forms an integral unit.
  • FIG. 2 a second microdialysis probe is shown in FIG. 2.
  • the inlet and outlet channels 1 and 6 lie at the inlet and outlet end of the probe in a probe shaft 12, where inserted tubes 14 and 15 are arranged.
  • the three-armed star-shaped profile 2 is attached to the left end face of the shaft 12, via which the hollow fiber 8 is pulled and sealed at the attachment point.
  • the feed line 1 and the discharge line 6 are still formed in the area of the shaft 12 itself, as can be seen from the cross section shown on the far right.
  • the second cross section from the right shows how one through the profile 2 covered with the hollow fiber 8. lower lead 1 and two upper leads 6 are formed.
  • the supply line 1 and the discharge lines 6 are separated from one another as far as the tip area and run in parallel.
  • the dialysis takes place over the entire section of the hollow fiber 8 from the shaft 12 to the sealing material 13 both in the feed line 1 and in the discharge lines 6. Although the solution in the feed line 1 flows faster because of the smaller cross-section, the highest concentration gradient is also present in this area, so that sufficient dialysis takes place. In the two feed sections 6, this concentration gradient is already smaller, but here the contact area is also larger and the flow rate is only half, so that an effective concentration compensation can also be achieved in this area.
  • the components 14 and 15 can be designed as supply or discharge hoses and can be sealed at their insertion points in the shaft 12 in a simple manner so that the solution is prevented from escaping.

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Abstract

The invention relates to a microdialysis probe which comprises a feed line (1) and a discharge line (6) for a perfusion solution and comprises a dialysis section. The flow channel for the perfusion solution between the feed line (1) and discharge line (6) undergoes a reversal in the area of the dialysis section. In addition, both the feed line (1) as well as the discharge line (6) are adjacently arranged as separate hollow channels on the outer wall of the probe.

Description

Mikrodialysesonde Microdialysis probe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikrodialysesonde gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a microdialysis probe according to the preamble of patent claim 1.
Zur Mikrodialyse werden in Medizin und biologischer Forschung implantierbare Hohlfasern, Hohlfaserschleifen oder Dialysesonden eingesetzt. Die üblichen Dialysesonden besitzen einen röhrenförmigen Schaft, in dem Dialysat abgeleitet wird und der eine geschlossene zylindrische Membran (einseitig verschlossene Hohlfaser) aufweist, in deren Inneres eine dünne Röhre zur Zuführung der Perfusionslösung hineinragt. Zwischen der zurückfließenden Perfusionslösung und dem Umgebungsmilieu kommt es durch Dialyse an der Hohlfasermembran zum Konzentrationsausgleich für permeable Substanzen. Bekannt sind auch Sonden mit dem gleichen prinzipiellen Aufbau, bei denen die Dialysefaser von einem knickfesten Mantel oder Rahmen, aus dem sie teilweise herausragen kann, umgeben ist, wobei sie von diesem gestützt wird. Eine solche Dialysesonde ist beispielsweise aus der DE 33 42 170 C2 bekannt.For microdialysis, implantable hollow fibers, hollow fiber loops or dialysis probes are used in medicine and biological research. The usual dialysis probes have a tubular shaft, in which dialysate is drained off and which has a closed cylindrical membrane (hollow fiber closed on one side), into the interior of which a thin tube protrudes to supply the perfusion solution. Dialysis on the hollow fiber membrane between the flowing perfusion solution and the surrounding environment leads to a concentration compensation for permeable substances. Also known are probes with the same basic structure, in which the dialysis fiber is surrounded by a kink-resistant jacket or frame from which it can partially protrude, whereby it is supported by this. Such a dialysis probe is known for example from DE 33 42 170 C2.
Insbesondere bei der Verwendung viskoser Perfusionslösungen oder bei hohen Fließgeschwindigkeiten zeigt sich, daß derartige Dialysesonden nicht optimal durchströmt werden. Bei seitlichem Druck auf die Sonde kann die innere Röhre leicht aus ihrer zentralen Lage gebracht werden und die Strömungsprofile über den Hohlzylinder verändern sich. Die Strömung kann sich an der Seite, wo der Spalt zwischen Außen- und Innenzylinder sehr schmal ist, verlangsamen oder zum Stillstand kommen, während sich an der gegenüberliegenden Seite eine schnell fließende Vorzugsbahn bildet. Im Schaft, in dem das Dialysat abgeführt wird, entsteht außerdem beim Übergang in die Ableitrohre konstruktionsbedingt ein Totraum. Beides führt zur Verzögerung der Gleichgewichtseinstellung.In particular when using viscous perfusion solutions or at high flow rates, it can be seen that dialysis probes of this type are not optimally flowed through. With lateral pressure on the probe, the inner tube can be easily moved out of its central position and the flow profiles over the Hollow cylinders change. The flow can slow down or come to a standstill on the side where the gap between the outer and inner cylinders is very narrow, while a fast-flowing preferred path forms on the opposite side. In the shaft in which the dialysate is discharged, there is also a dead space due to the design when transitioning into the discharge pipes. Both lead to a delay in equilibrium.
Zur Lagestabilisierung der inneren Röhre in der Hohlfaser wurde für solche Sonden durch die DE 197 14 087 AI vorgeschlagen, die innere Kapilare mit einem Profil zu umgeben. Profile mit solch geringem Durchmesser und einer zentralen Bohrung sind jedoch nur mit sehr hohem Aufwand herstellbar.To stabilize the position of the inner tube in the hollow fiber, DE 197 14 087 A1 proposed for such probes to surround the inner capillary with a profile. However, profiles with such a small diameter and a central bore can only be produced with great effort.
Demgemäß ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dialysesonde vorzuschlagen, welche die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll eine stabile Strömungsführung und damit eine schnelle Gleichgewichtseinstellung garantiert werden. Außerdem soll vermieden werden, daß im Dialysebereich und in den Zu- und Ableitungen strömungshindernde Toträume entstehen.Accordingly, the object of the present invention is to propose a dialysis probe which overcomes the above-mentioned disadvantages of the prior art. In particular, stable flow guidance and thus rapid equilibrium should be guaranteed. In addition, it should be avoided that flow-preventing dead spaces arise in the dialysis area and in the inlets and outlets.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl die Zuleitung als auch die Ableitung einer Mikrodialysesonde als getrennte Hohlkanäle jeweils an der Außenwandung der Sonde nebeneinander angeordnet werden.This object is achieved in that both the supply line and the discharge line of a microdialysis probe are arranged as separate hollow channels next to one another on the outer wall of the probe.
Die Anordnung für die Zu- und Ableitung ist also erfindungsgemäß nebeneinander, nicht wie beim Stand der Technik ineinander ausgeführt. -Damit bilden sowohl die Zu- als auch die Ableitung jeweils einen Teil der Außenwand und können durch ihre eigene Struktur oder durch die Bereitstellung von über den entsprechenden Kanälen ausgebildeten Schutzeinrichtungen so stabil ausgestaltet werden, daß mechanische Einflüsse die Strömung der Perfusionslösung nicht behindern. Während sich beim Stand der Technik, beispielsweise gemäß der DE 33 42 170 C2 ein Druck auf den äußeren Hohlzylinder (also die Ableitung) automatisch auf die darin liegende Zuleitung auswirkt, ist dies bei erfindungsgemäß nebeneinander angeordneter Zu- und Ableitung nicht mehr kritisch.According to the invention, the arrangement for the supply and discharge is therefore arranged side by side, not one inside the other as in the prior art. This means that both the inlet and outlet each form part of the outer wall and can be designed so stably by their own structure or by the provision of protective devices formed over the corresponding channels that mechanical influences do not hinder the flow of the perfusion solution. While in the prior art, for example in accordance with DE 33 42 170 C2, pressure on the outer hollow cylinder (ie the discharge line) automatically exerts pressure on the supply line located therein has an effect, this is no longer critical in the case of feed and discharge arranged next to one another according to the invention.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dialysesonde liegt darin, daß die Zu- und Ableitung jeweils einfach gerade am rückwärtigen Teil der Dialysesonde ein- bzw. auslaufen können, und so Strömungsumlenkungen, bei denen sich Toträume ausbilden, weitgehend vermieden werden können.Another advantage of the dialysis probe according to the invention is that the inlet and outlet can simply run in or out just at the rear part of the dialysis probe, and flow deflections in which dead spaces form can be largely avoided.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrodialysesonde besteht der in Strömungsrichtung erste Abschnitt der Ableitung aus einer hinter der Umkehrung in die Zuleitung eindringenden Dialysehohlfaser, wobei die Hohlfaser im Bereich der verschlossenen Spitze der Sonde so befestigt ist, daß ein linearer Strömungsverlauf nach der Umkehrung entsteht, während sie an ihrem anderen Ende in einen zweiten stabilen Abschnitt der Ableitung eingedichtet ist. Hierbei wird die Dialysehohlfaser im vollen Querschnitt von der Perfusionslösung in einer Richtung durchströmt und das Dialysat wird linear ohne Richtungsänderung in die Ableitung eingeführt. Die Umkehrung der Strömungsrichtung, wie sie erforderlich ist, um Zuführung und Abführung der Flüssigkeit von einer Seite her zu ermöglichen, erfolgt dabei vor dem Eintritt in die Dialysehohlfaser, so daß die Dialyse selbst nicht durch Störungen in der Strömung behindert wird. Der vorher angesprochen stabile Abschnitt ist bevorzugt eine Röhre, die den äußeren Teil der Ableitung, d.h. deren Stützbauteil ausbildet. Hierbei kann der Teil der Röhre, der im Bereich der Spitze der Sonde über der Hohlfaser liegt, wo die Dialysehohlfaser in die Zuleitung eindringt, einen Stützabschnitt ausbilden, um diesen Teil der Sonde mechanisch zu festigen.In one embodiment of the microdialysis probe according to the invention, the first section of the discharge line in the direction of flow consists of a dialysis hollow fiber penetrating into the feed line behind the reversal, the hollow fiber being fastened in the region of the closed tip of the probe in such a way that a linear flow course occurs after the reversal while it is being reversed is sealed at its other end into a second stable section of the lead. The perfusion solution flows through the full cross-section of the hollow dialysis fiber in one direction and the dialysate is introduced linearly into the drain without changing the direction. The reversal of the flow direction, as is necessary in order to enable the liquid to be supplied and removed from one side, takes place before it enters the dialysis hollow fiber, so that the dialysis itself is not impeded by disturbances in the flow. The previously mentioned stable section is preferably a tube which covers the outer part of the lead, i.e. whose support component forms. The part of the tube which lies in the region of the tip of the probe above the hollow fiber, where the dialysis hollow fiber penetrates into the feed line, can form a support section in order to mechanically secure this part of the probe.
Die Hohlfaser ist vorzugweise austauschbar ausgebildet und auch dementsprechend eingedichtet, wobei die Röhre und insbesondere deren Stützabschnitt Aussparungen aufweist, über welche die Hohlfaser nach außen frei liegt, um die Dialyse durchfuhren zu können. Hierbei bilden also die Zuleitung und der auf der gegenüberliegenden Seite der Hohlfaser parallel zu diese angebrachte Stützabschnitt einen äußeren Rahmen, der die Hohlfaser gegen die umgebende Gewebematrix mechanisch abschirmt, ohne einen direkten Flüssigkeitskontakt der Hohlfaser mit dem umgebenden Medium zu verhindern. Die Zuleitung und die Ableitung können grundsätzlich getrennte Teile sein, die an der Spitze und der davon abgewandten Seite bei der Montage fest verbunden sind. Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Zuleitung und die Ableitung, die in der Spitze eine Strömungsverbindung aufweisen, zu einem Stück integriert sind, beispielsweise über ein Fixierungsmaterial.The hollow fiber is preferably designed to be interchangeable and also sealed accordingly, the tube and, in particular, its support section having recesses through which the hollow fiber is exposed to the outside in order to be able to carry out the dialysis. Here, the feed line and the support section attached on the opposite side of the hollow fiber parallel to this form an outer frame that mechanically shields the hollow fiber from the surrounding tissue matrix without one to prevent direct liquid contact of the hollow fiber with the surrounding medium. The supply line and the discharge line can basically be separate parts that are firmly connected at the tip and the side facing away from it during assembly. However, it is particularly favorable if the feed line and the discharge line, which have a flow connection in the tip, are integrated into one piece, for example via a fixing material.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrodialysesonde besteht der Strömungskanal für die Perfusionslösung aus einer Hohlfaser mit einem darin eingebrachten Stützprofil, welches die Zuleitung und die Ableitung voneinander abgrenzt, wobei das Stützprofil im Bereich der Strömungsumkehrung Überströmöffhungen aufweist. Auch hier wird also wiederum das Prinzip verwirklicht, daß die Zuleitung und die Ableitung jeweils mit der Hohlfaser einen Teil der Außenwandung der Sonde bilden, jedoch so getrennt und abgestützt sind, daß die Strömung nicht behindert wird. Hierbei wird sowohl die Stϋtzfunktion als auch die Strömungsführung durch das Profil übernommen. Das Stützprofil ist dabei erfindungsgemäß so aufgebaut, daß das durchströmbare Volumen der Hohlfaser aus mehreren langgestreckten Hohlräumen besteht. Diese Hohlräume ermöglichen die Strömung des Perfusionsmittels in die Spitze der Sonde und dessen Rückleitung zur anderen Seite, wobei die Strömungsumkehrung durch die Überströmöffnung erfolgt. Auch hierbei kann die Zu- und Abströmung weitgehend in geradem Strömungsverlauf erfolgen.In a further preferred embodiment of the microdialysis probe according to the invention, the flow channel for the perfusion solution consists of a hollow fiber with a support profile introduced therein, which delimits the feed line and the discharge line from one another, the support profile having overflow openings in the region of the flow reversal. Here, too, the principle is again realized that the supply line and the discharge line each form part of the outer wall of the probe with the hollow fiber, but are separated and supported in such a way that the flow is not impeded. Here, both the support function and the flow guidance through the profile are taken over. The support profile is constructed according to the invention so that the flow-through volume of the hollow fiber consists of several elongated cavities. These cavities allow the perfusion agent to flow into the tip of the probe and return it to the other side, with flow reversal through the overflow opening. Here, too, the inflow and outflow can largely take place in a straight flow.
Bevorzugt ist eine wie oben beschriebene Ausführung der Mikrodialysesonde so ausgestaltet, daß die Hohlfaser am Zu- und Ableitungsende der Sonde in einen Sondenschaft eingedichtet ist, der die Zuleitung und die Ableitung getrennt aufnimmt und weiterführt. Ein solcher Sondenschaft sorgt für eine weitere Stabilitätserhöhung und ermöglicht es, die erforderlichen Anschlüsse bereit zu stellen.An embodiment of the microdialysis probe as described above is preferably designed in such a way that the hollow fiber at the inlet and outlet ends of the probe is sealed into a probe shaft, which receives and carries the line and the line separately. Such a probe shaft ensures a further increase in stability and makes it possible to provide the necessary connections.
Das Stützprofil kann im Querschnitt sternförmig ausgebildet sein, beispielsweise als drei- oder vierarmiger Stern. Jedoch ist es andererseits auch möglich, das Profil als flache Scheidewand auszubilden, die einen rechteckigen oder linsenförmigen Querschnitt aufweist und auf einer oder beiden flachen Seiten mit feinen Borsten oder Noppen versehen ist, welche die Hohlfaserwand auf Distanz halten.The cross section of the support profile can be star-shaped, for example as a three- or four-armed star. However, on the other hand, it is also possible to use the profile as to form a flat partition, which has a rectangular or lenticular cross section and is provided on one or both flat sides with fine bristles or knobs which keep the hollow fiber wall at a distance.
Die höchste mechanische Stabilität wird allerdings mit einem Stemprofil erreicht. Bei einem Vierstemprofil wird die Perfusionslösung in zwei Kanälen parallel als Zuleitung geführt, während die beiden anderen Kanäle die Ableitung bilden. Bei der Verwendung eines Sternprofils mit drei Armen kann die quellungsbedingte Dehnung des Hohlfasermaterials ausgeglichen werden, wenn die trockene Hohlfaser straff über das Profil geschoben wird und im Querschnitt als Dreieck mit abgerundeten Ecken erscheint. Bei Dehnung der Hohlfasermembran bildet diese dann im Querschnitt wieder einen Kreis. Bei dieser dreiarmigen Ausfuhrung des Profils liegen demnach eine einzige Zuleitung, jedoch zwei Ableitungen vor. Da die Hohlfaser von innen ausreichend gestützt ist, kann sie auf ihrer gesamten Länge zur Gewebematrix hin frei liegen. Dabei erfolgt die Dialyse sowohl in der Zuleitung als auch in den Ableitungen.However, the highest mechanical stability is achieved with a stem profile. With a four-stem profile, the perfusion solution is routed in parallel in two channels as a supply line, while the other two channels form the discharge line. When using a star profile with three arms, the expansion of the hollow fiber material due to swelling can be compensated for when the dry hollow fiber is pushed tightly over the profile and appears in cross section as a triangle with rounded corners. When the hollow fiber membrane expands, it then forms a circle again in cross section. With this three-arm design of the profile, there is therefore a single supply line, but two derivatives. Since the hollow fiber is adequately supported from the inside, it can be exposed over its entire length to the tissue matrix. The dialysis is carried out both in the supply line and in the discharge lines.
Obwohl in der einzelnen Zuleitung aufgrund des geringeren Querschnittes eine höhere Strömungsgeschwindigkeit herrscht, kann auch hier ein effizienter Stoffaustausch stattfinden, da in diesem Bereich der Konzentrationsgradient zwischen Perfusionslösung und Umgebung noch am höchsten ist. Nach dem Überströmen der Perfusionslösung in unmittelbarer Nähe der Spitze in die beiden parallelen Ableitungen halbiert sich die Strömungsgeschwindigkeit, wodurch ein Konzentrationsausgleich für die durch die Hohlfaser hindurch gehenden Substanzen noch gefördert wird, da hierzu mehr Zeit zur Verfügung steht.Although there is a higher flow velocity in the individual feed line due to the smaller cross-section, an efficient mass transfer can also take place here, since the concentration gradient between the perfusion solution and the environment is still highest in this area. After the perfusion solution in the immediate vicinity of the tip overflows into the two parallel discharge lines, the flow rate is halved, as a result of which concentration compensation for the substances passing through the hollow fiber is further promoted, since more time is available for this.
Bevorzugt sollten Zuleitung und/oder Ableitung einer erfindungsgemäßen Mikrodialysesonde einen im wesentlichen linearen Verlauf haben, um die Entstehung von Toträumen in der Strömung weitgehend auszuschließen.The supply and / or discharge of a microdialysis probe according to the invention should preferably have an essentially linear profile in order to largely rule out the formation of dead spaces in the flow.
Die Erfindung wird im weiteren anhand zweier bevorzugter Ausfuhrungsformen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrodialysesonde im Längsschnitt mit zwei Querschnittsansichten; undThe invention is explained in more detail below with the aid of two preferred embodiments. Show it: Figure 1 shows a first embodiment of a microdialysis probe according to the invention in longitudinal section with two cross-sectional views; and
Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrodialysesonde im Längsschnitt mit vier Querschnittsansichten.Figure 2 shows a second embodiment of a microdialysis probe according to the invention in longitudinal section with four cross-sectional views.
Die in Figur 1 gezeigte Mikrodialysesonde besteht aus einem Zuführungskanal, nämlich einer Zuleitung 1, durch die die Perfusionslösung in die Sonde eingebracht wird. Auf der anderen Seite der Sonde ist diese mit einem Abdichtungsmaterial 13 verschlossen und angespitzt, um das Einführen in das Unterhautgewebe zu ermöglichen. In der Nähe der Spitze der Sonde dringt die Hohlfaser 4 von oben in eine Öffnung 10 der Zuleitung 1 ein. Diese Strömungsverbindung ist mit Hilfe der Formausbildung des Abdichtmaterials so ausgebildet, daß eine die Strömung relativ wenig behindernde Strömungsumkehr stattfinden kann. Andererseits ist die Hohlfaser 4 in der Umgebung der Öffnung 10 mit Hilfe des Abdichtmaterials eingedichtet, so daß keine Lekage entsteht.The microdialysis probe shown in FIG. 1 consists of a feed channel, namely a feed line 1, through which the perfusion solution is introduced into the probe. On the other side of the probe, it is closed and pointed with a sealing material 13 to enable insertion into the subcutaneous tissue. In the vicinity of the tip of the probe, the hollow fiber 4 penetrates into an opening 10 of the feed line 1 from above. With the aid of the shape of the sealing material, this flow connection is designed in such a way that the flow can be reversed relatively unhindered by the flow. On the other hand, the hollow fiber 4 is sealed in the vicinity of the opening 10 with the aid of the sealing material, so that no leakage occurs.
Die Hohlfaser 4 bildet nach der Strömungsumkehr den Dialyseabschnitt aus. Zu diesem Zweck ist die Röhre 11, die die Ableitung 6 umgibt, im Bereich des links dargestellten Querschnittes mit Aussparungen 5 versehen, so daß dort die Hohlfaser 4 zum umgebenen Gewebe hin freiliegt und die Dialyse stattfinden kann.The hollow fiber 4 forms the dialysis section after the flow reversal. For this purpose, the tube 11 which surrounds the lead 6 is provided with cutouts 5 in the area of the cross section shown on the left, so that the hollow fiber 4 is exposed there to the surrounding tissue and dialysis can take place.
In diesem Bereich liegt lediglich ein Stützabschnitt 3 der Röhre 11 über der Hohlfaser 4, um diese auf dieser Seite gegen mechanischen Druck von außen abzuschirmen.In this area, only a support section 3 of the tube 11 lies above the hollow fiber 4 in order to shield it on this side against mechanical pressure from the outside.
In ihrem weiteren Verlauf zum rechten Ende der Ableitung 6 hin wird die Hohlfaser 4 dann wieder vollständig von der Röhre 11 umschlossen, wie aus dem rechts dargestellten Querschnitt hervorgeht. In diesem Bereich wird sie mittels eines Trägermaterials (grau dargestellt) in der Röhre 11 eingedichtet. In diesem Bereich sind die Zuleitung 1 und die Ableitung 6 mit der umgebenen Röhre 11 aneinander fixiert und zwar mit dem Fixierungsmaterial 9, das im rechts dargestellten Querschnitt am besten erkennbar wird. Die Dialysesonde bildet so eine integrale Einheit.In its further course towards the right end of the derivative 6, the hollow fiber 4 is then completely enclosed again by the tube 11, as can be seen from the cross section shown on the right. In this area, it is sealed in the tube 11 by means of a carrier material (shown in gray). In this area, the feed line 1 and the discharge line 6 are fixed to one another with the surrounding tube 11 and with the fixing material 9, which can best be seen in the cross section shown on the right. The dialysis probe thus forms an integral unit.
Bei der Betrachtung dieser Ausf hrungsform der erfindungsgemäßen Mikrodialysesonde, wie sie in Figur 1 dargestellt wird, wird nunmehr einerseits deutlich, daß im Strömungsverlauf, insbesondere beim Ein- und Austrag der Perfusionslösung keine Toträume entstehen, welche die Strömung behindern und die Gleichgewichtseinstellung verzögern könnten. Andererseits zeigt sich deutlich, daß diese Nebeneinanderanordnung von Zuleitung 1 und Ableitung 6 es gestattet, eine sehr stabile Sonde auszubilden, bei der auch äußere mechanische Einwirkungen die Kontinuität der Strömung kaum unterbrechen können. Kurz gesagt können, da sowohl die Zuleitung als auch die Ableitung zumindest zum großen Teil an der Außenwand der Sonde parallel angeordnet sind, diese Teile auch mechanisch gut geschützt werden. Dies ist bei in der Ableitung aufgenommenen Zuleitungen, wie sie durch den Stand der Technik bisher bereitgestellt wurden, nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich.When considering this embodiment of the microdialysis probe according to the invention, as shown in FIG. 1, it is now clear on the one hand that there are no dead spaces in the course of the flow, particularly when the perfusion solution is being introduced and discharged, which could impede the flow and delay the establishment of equilibrium. On the other hand, it clearly shows that this juxtaposition of feed line 1 and feed line 6 makes it possible to form a very stable probe, in which external mechanical influences can hardly interrupt the continuity of the flow. In short, since both the supply line and the discharge line are arranged in parallel at least in large part on the outer wall of the probe, these parts can also be mechanically well protected. This is not possible, or only possible at very great expense, in the case of leads included in the derivation, as were previously provided by the prior art.
Eine zweite Mikrodialysesonde zeigt in einer anderen Ausführungsform die Figur 2. Die Zu- und Ableitungskanäle 1 und 6 liegen bei dieser Konstruktion am Zu- und Ableitungsende der Sonde in einem Sondenschaft 12, wo eingesetzte Schläuche 14 und 15 angeordnet sind. An der linken Stirnseite des Schaftes 12 ist das dreiarmige sternförmige Profil 2 angesetzt, über welches die Hohlfaser 8 gezogen und am Ansatzpunkt abgedichtet wird. Die Zuleitung 1 und die Ableitung 6 werden im Bereich des Schaftes 12 noch durch diesen selbst ausgebildet, wie aus dem ganz rechts dargestellten Querschnitt hervorgeht. Der zweite Querschnitt von rechts zeigt dann, wie durch das mit der Hohlfaser 8 überzogene Profil 2 eine. untere Zuleitung 1 und zwei obere Ableitungen 6 ausgebildet werden. Durch das Profil 2 sind die Zuleitung 1 und die Ableitungen 6 bis nach vome zum Spitzenbereich hin voneinander getrennt und laufen parallel. Im zweiten Querschnitt von links ist dann dargestellt, daß an dieser Stelle das Mittelstück des Profils 2 ausgespart wurde, so daß eine Überströmöffnung 7 entsteht, durch welche die Perfusionsflüssigkeit aus der Zuleitung 1 in die Ableitungen 6 strömen kann. Hier findet also bei dieser Ausführungsform die Strömungsumkehr statt. An der Spitze ist das Profil zusammen mit der Hohlfaser durch ein Abdichtmaterial 13 verschlossen, wie im linken Querschnitt zu sehen ist. Nach dem Passieren der Überströmöffhung 7 strömt die Perfusionsflüssigkeit dann in den beiden Ableitungen 6 zurück, die sich im Schaftbereich wieder vereinigen. Auch hier laufen die Zuleitung und die Ableitungen nebeneinander und werden von innen her durch das Profil 2 so abgestützt, daß eine Behinderung der Strömung durch äußere Einflüsse weitgehend ausgeschlossen werden kann. Ferner wird auch an diesem Beispiel deutlich, daß die Strömung im wesentlichen linear und über weite Strecken geradlinig geführt wird, so daß Toträume und damit verbundene Strömungsbehinderungen und Verzögerungen der Gleichgewichtseinstellung vermieden werden.In another embodiment, a second microdialysis probe is shown in FIG. 2. In this construction, the inlet and outlet channels 1 and 6 lie at the inlet and outlet end of the probe in a probe shaft 12, where inserted tubes 14 and 15 are arranged. The three-armed star-shaped profile 2 is attached to the left end face of the shaft 12, via which the hollow fiber 8 is pulled and sealed at the attachment point. The feed line 1 and the discharge line 6 are still formed in the area of the shaft 12 itself, as can be seen from the cross section shown on the far right. The second cross section from the right then shows how one through the profile 2 covered with the hollow fiber 8. lower lead 1 and two upper leads 6 are formed. Through the profile 2, the supply line 1 and the discharge lines 6 are separated from one another as far as the tip area and run in parallel. In the second cross-section from the left it is shown that the middle piece of the profile 2 has been cut out at this point, so that an overflow opening 7 is created through which the perfusion liquid can flow from the supply line 1 into the discharge lines 6. Here, in this embodiment, the flow reversal takes place instead of. At the top, the profile is closed together with the hollow fiber by a sealing material 13, as can be seen in the left cross section. After passing through the overflow opening 7, the perfusion liquid then flows back into the two discharge lines 6, which unite again in the shaft area. Here, too, the supply line and the discharge lines run side by side and are supported from the inside by the profile 2 in such a way that an obstruction of the flow by external influences can be largely ruled out. Furthermore, it is also clear from this example that the flow is guided essentially linearly and in a straight line over long distances, so that dead spaces and the associated flow obstructions and delays in equilibrium are avoided.
Die Dialyse findet über den gesamten Abschnitt der Hohlfaser 8 vom Schaft 12 bis zum Abdichtungsmaterial 13 hin sowohl in der Zuleitung 1 als auch in den Ableitungen 6 statt. Zwar strömt wegen des geringeren Querschnitts die Lösung in der Zuleitung 1 schneller, jedoch ist in diesem Bereich auch der höchste Konzentrationsgradient vorhanden, so daß eine ausreichende Dialyse stattfindet. In den beiden Zuleitungsabschnitten 6 ist dieser Konzentrationsgradient zwar schon geringer, jedoch ist hier auch die Kontaktfläche größer und die Strömungsgeschwindigkeit beträgt nur die Hälfte, so daß auch in diesem Bereich ein wirksamer Konzentrationsausgleich erzielt werden kann. Die Bauteile 14 und 15 können als Zu- bzw. Ableitungsschläuche ausgestaltet werden und an ihren Einbringstellen in den Schaft 12 in einfacher Weise so abgedichtet sein, daß ein Austreten der Lösung verhindert wird. The dialysis takes place over the entire section of the hollow fiber 8 from the shaft 12 to the sealing material 13 both in the feed line 1 and in the discharge lines 6. Although the solution in the feed line 1 flows faster because of the smaller cross-section, the highest concentration gradient is also present in this area, so that sufficient dialysis takes place. In the two feed sections 6, this concentration gradient is already smaller, but here the contact area is also larger and the flow rate is only half, so that an effective concentration compensation can also be achieved in this area. The components 14 and 15 can be designed as supply or discharge hoses and can be sealed at their insertion points in the shaft 12 in a simple manner so that the solution is prevented from escaping.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mikrodialysesonde, die eine Zuleitung (1) und eine Ableitung (6) für eine Perfusionslösung und einen Dialyseabschnitt umfaßt, wobei der Strömungskanal für die Perfusionslösung zwischen Zuleitung (1) und Ableitung (6) im Bereich des Dialyseabschnittes eine Umkehrung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Zuleitung (1) als auch die Ableitung (6) als getrennte Hohlkanäle jeweils an der Außenwandung der Sonde nebeneinander, insbesondere parallel zueinander angeordnet sind.1. microdialysis probe, which comprises a feed line (1) and a discharge line (6) for a perfusion solution and a dialysis section, the flow channel for the perfusion solution between the feed line (1) and the discharge line (6) undergoing a reversal in the region of the dialysis section, characterized that both the feed line (1) and the discharge line (6) are arranged as separate hollow channels on the outer wall of the probe next to one another, in particular parallel to one another.
2. Mikrodialysesonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Strömungsrichtung erste Abschnitt der Ableitung (6) aus einer hinter der Umkehrung in die Zuleitung (1) eindringenden Dialysehohlfaser (4) besteht, wobei die Hohlfaser (4) im Bereich der verschlossenen Spitze der Sonde so befestigt ist, daß ein linearer Strömungsverlauf nach der Umkehrung entsteht, während sie an ihrem anderen Ende in einer zweiten stabilen Röhre (11) der Ableitung (6) eingedichtet ist.2. Microdialysis probe according to claim 1, characterized in that the first section of the derivative (6) in the direction of flow consists of a dialysis hollow fiber (4) penetrating behind the reversal into the feed line (1), the hollow fiber (4) in the region of the closed tip the probe is attached in such a way that a linear flow pattern occurs after the reversal, while it is sealed at its other end in a second stable tube (11) of the derivation (6).
3. Mikrodialysesonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Röhre (11), der im Bereich der Spitze der Sonde über der Hohlfaser (4) liegt, einen Stützabschnitt (3) ausbildet.3. microdialysis probe according to claim 2, characterized in that the part of the tube (11) which lies in the region of the tip of the probe above the hollow fiber (4) forms a support section (3).
4. Mikrodialysesonde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfaser (4) austauschbar ausgebildet und eingedichtet ist, wobei Röhre (11) und insbesondere der Stützabschnitt (3) Aussparungen (5) aufweist, über welche die Hohlfaser (4) nach außen hin freiliegt. 4. Microdialysis probe according to claim 2 or 3, characterized in that the hollow fiber (4) is designed to be interchangeable and sealed, the tube (11) and in particular the support section (3) having recesses (5) through which the hollow fiber (4) after exposed outside.
5. Mikrodialysesonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal für die Perfusionslösung aus einer Hohlfaser (8) mit einem darin eingebrachten Stützprofil (2) besteht, welches die Zuleitung (2) und die Ableitung (6) voneinander abgrenzt, wobei das Stützprofil (2) im Bereich der Strömungsumkehrung Überström- öff ungen (7) aufweist.5. microdialysis probe according to claim 1, characterized in that the flow channel for the perfusion solution consists of a hollow fiber (8) with an inserted support profile (2) which delimits the feed line (2) and the discharge line (6) from each other, the support profile (2) has overflow openings (7) in the region of the flow reversal.
6. Mikrodialysesonde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfaser (8) am Zu- und Ableitungsende der Sonde in einen Sondenschaft (12) eingedichtet ist, der die Zuleitung (2) und die Ableitung (6) getrennt aufnimmt und weiterfuhrt.6. microdialysis probe according to claim 5, characterized in that the hollow fiber (8) is sealed at the inlet and outlet end of the probe in a probe shaft (12) which receives the feed line (2) and the discharge line (6) separately and continues.
7. Mikrodialysesonde nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (2) sternförmig ausgebildet ist, insbesondere als drei- oder vierarmiger Stern.7. microdialysis probe according to one of claims 5 or 6, characterized in that the profile (2) is star-shaped, in particular as a three- or four-armed star.
8. Mikrodialysesonde nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil flach ausgebildet ist.8. microdialysis probe according to one of claims 5 or 6, characterized in that the profile is flat.
9. Mikrodialysesonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil zur Stützung der Hohlfaser auf mindestens einer seiner flachen Seiten Borsten oder Noppen aufweist.9. microdialysis probe according to claim 8, characterized in that the profile for supporting the hollow fiber has bristles or knobs on at least one of its flat sides.
10. Mikrodialysesonde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (1) und/oder die Ableitung (6) einen im wesentlichen linearen Verlauf haben. 10. Microdialysis probe according to one of claims 1 to 9, characterized in that the feed line (1) and / or the derivative (6) have a substantially linear profile.
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